Главная >> Химия 10 класс. Профильный уровень. Кузнецова

Глава 16. Полимеры и полимерные материалы

§ 61. Синтетические каучуки

Какие углеводороды называются алкадиенами?
К каким углеводородам относится натуральный каучук?
Каковы свойства натурального каучука?
Что такое вулканизированный каучук?

В данном параграфе мы познакомимся с еще одним видом высокомолекулярных соединений — эластомерами. Это полимеры, которые под действием механической нагрузки изменяют форму, а при снятии этой нагрузки возвращаются к первоначальному состоянию. По своему строению они занимают промежуточное положение между термопластичными и термореактивными полимерами. К эластомерам относятся каучуки и резина.

Вспомните процесс вулканизации каучука. Обладая более высокими физико-механическими показателями — большей прочностью и эластичностью по сравнению с каучуком, — резина быстро завоевала признание.

Проблема. Почему возник спрос на каучук?

Первое в мире крупное промышленное производство синтетического каучука было организовано в бывшем Советском Союзе в 30-е гг. XX в. по способу, разработанному русским ученым С.В. Лебедевым. Он из этилового спирта в присутствии катализатора получил бутадиен-1,3. При этом этиловый спирт одновременно подвергается дегидрированию и дегидратации:

2С₂Н₅ОН → Н₂С=СН—СН=СН₂ + 2Н₂O + Н₂↑

В настоящее время бутадиен-1,3 получают дегидрированием бутана, содержащегося в попутных нефтяных газах, или из продуктов пиролиза нефти:

СН₃—СН₂—СН₂—СН₃ → СН₂=СН—СН=СН₂ + 2Н₂↑

После получения бутадиена С.В. Лебедев осуществил реакцию полимеризации диенового углеводорода в присутствии инициатора — металлического натрия:

Проблема. Полученный синтетический каучук обладал свойствами натурального каучука, однако он уступал ему по таким важнейшим свойствам, как эластичность, прочность, износостойкость. В чем причина?

Изучение пространственного строения натурального каучука

позволило установить, что в звеньях макромолекул каучука метиленовые группы —СН₂— расположены по одну сторону двойной связи, т. е. имеют цис-строение. Причем метильные группы — СН₃ регулярно повторяются. Таким образом, натуральный каучук находится в цис-форме и имеет еще стереорегулярное строение, которое способствует скручиванию макромолекул в клубок, тем самым обеспечивает высокую эластичность каучуку (о цис- и транс-изомерах см. § 4).

В результате кропотливой работы по подбору катализаторов в 1957 г. группе советских ученых удалось получить бутадиеновый каучук стереорегуляр- ного строения в цис-форме. В отличие от первого синтетического бутадиенового каучука нестереорегулярного строения, его назвали дивиниловым. Этот вид каучука по эластичности напоминал натуральный каучук, но превосходил его по стойкости к истиранию.

Позже был получен синтетический изопреновый каучук (СКИ) стереорегулярного строения в цис-форме, который также превосходил по свойствам натуральный каучук.

Окончание >>>